[发明专利]一种原生纳米弥散相改性镁合金中LPSO结构的方法

说明书

本发明提供一种原生纳米弥散相改性镁合金中LPSO结构的方法，属于有色金属合金制备的技术领域，包括以下步骤：通过常规镁合金熔炼法制备LPSO合金锭，然后将LPSO合金锭加工成细小碎屑，得到LPSO预合金粉末；通过空气氧化法或氧化镁分解法对LPSO预合金粉末进行机械合金化掺氧处理，得到氧固溶的镁合金前驱体粉末；然后将前驱体粉末冷压后烧结成型，得到原生纳米弥散相改性的LPSO结构合金。本发明创新地在LPSO结构中原位引入超高熔点的氧化物纳米弥散相，实现了对不可热处理的LPSO结构的改性。同时制备的LPSO晶粒尺寸细小，且热稳定性高。本发明采用的工艺简单、设备环境要求低，制备的材料力学性能优异，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及有色金属合金制备的技术领域，具体而言，尤其涉及一种原生纳米弥散相改性镁合金中LPSO结构的方法。

背景技术

作为最轻的金属结构材料，镁合金在轻量化领域有着广阔的应用前景。但是，传统镁合金的绝对强度偏低、耐热性能差等缺点严重限制了其在各领域的推广和使用。如传统Mg-Al系合金的使用温度超过120℃时，强度急剧下降，这主要是因为合金中存在大量的Mg₁₇Al₁₂低熔点析出相。稀土镁合金(Mg-RE系)是现有镁合金体系中高强耐热镁合金的典型代表。在现有镁合金中添加稀土元素，通过后续热机械处理，形成富稀土的高熔点高热稳定性的析出相，进而提高合金的强度。Mg-RE系合金可通过固溶强化、沉淀析出强化及复合强化等途径，获得高强甚至超高强度。但是，Mg-RE系合金中形成的富稀土高熔点化合物的耐热性仍偏低，其使用温度一般不超过200℃，否则绝大多数析出相将发生快速的奥斯瓦尔德熟化而粗化长大，失去强化效果。近年来的重要发现是，在稀土镁合金中进一步添加Zn元素，且经过一定的加工后会形成一种新型的长周期堆垛有序结构(简称LPSO结构)。大量研究表明LPSO结构热稳定性更高，对镁合金的强韧化和耐热性能起到很大的促进作用。

但随着对LPSO结构和性能研究的进一步深入，发现LPSO型Mg-RE系合金仍存在以下两方面的主要问题：一方面，LPSO结构本身仍是一种金属型化合物，其变形仍是以基面位错滑移运动为主的扭折机制，且具有很强的各向异性。尤其45°取向的LPSO容易发生基面滑移，耐热性能并不理想。因此，如何有效抑制LPSO中基面位错运动，进而进一步提高LPSO本身的耐热性是提高LPSO型Mg-RE系合金整体耐热性的关键之一。根据纳米析出相可以阻碍位错滑移进而提高耐热性的原理，可以通过在LPSO结构中引入纳米析出相，从而进一步提高其耐热性并减小各向异性。遗憾的是，LPSO结构的热力学稳定性很高，是不可热处理的微结构，目前暂无报道在LPSO中原位内生析出相。中国专利CN107058924A，公开了一种调控LPSO结构和纳米沉淀相的高强高塑耐热镁合金及其制备方法，通过对Mg-Y-Zn系合金进行ECAP加工获得超细晶稀土镁合金，镁基体的平均晶粒尺寸为0.6～1.3μm。然后借助双重热处理制度对合金中的LPSO结构进行调控，同时引入纳米沉淀相，利用细晶强化、LPSO强化和纳米沉淀相强化三种机制，制备出高强韧耐热镁合金。但是这种纳米沉淀相仍是在镁合金基体中析出，与LPSO结构并无直接作用，无法对LPSO结构进行改性优化。